Интернет-кабели под водой начали "слышать" китов: как оптоволокно превратилось в шпионское оборудование

Оптоволокно, по которому обычно гоняют интернет и банковские данные, теперь слушает океан. У берегов Шпицбергена норвежские ученые поймали на кабелях низкочастотные волны от бесшумного движения китов. Самое цепкое здесь то, что животное может молчать, а сигнал все равно остается в воде и донных отложениях. Для биологов это не красивая теория, а рабочий способ заметить морского гиганта там, где обычный слух уже бессилен.

Как кабель услышал кита
Почему помогли корабли и лайнер
Что это меняет для океанических наблюдений
Ответы на популярные вопросы

"Если киты молчат, то движения их тел вызывают возмущения в воде и донных отложениях, поэтому мы можем их обнаружить, даже если они не издают никаких звуков".

руководитель Центра геофизического прогнозирования Норвежского университета естественных и технических наук и старший автор исследования Алексей Морозов

Как кабель услышал кита

Норвежские исследователи опирались на оптоволоконные линии у Шпицбергена и уравнение лорда Рэлея 1917 года. Сначала кабели научились ловить низкие звуки китов, а потом — и волны давления от движения тела животного. По сути, система заметила не голос, а след, который кит оставляет в воде, как крупное судно на ходу. Результаты работы стали продолжением наблюдений, начатых еще в 2020 году в Норвежском университете науки и технологии.

Главная идея здесь проста: если животное не подает звуков, оно все равно двигается. Эти движения тревожат воду и донные отложения, а кабель фиксирует такие колебания на расстоянии. Трудность в том, что низкие частоты быстро затухают, и кит создает куда более слабый сигнал, чем корабль. Именно поэтому ученым пришлось отдельно разбирать, что им показывает линия связи, а что — обычный морской шум.

Для калибровки сигналов исследователи использовали данные автоматической идентификационной системы. Она стоит на всех судах и показывает их скорость и местоположение. Так можно было сопоставить записи с кабелей с тем, что реально шло по акватории. После этого стало легче отделять движения китов от прохода крупных кораблей.

Почему помогли корабли и лайнер

Без опоры на суда точность метода была бы заметно ниже. У кораблей сигнал сильнее, а значит, его проще сверить с кабелем и понять, как именно низкочастотные волны ведут себя в воде. Отдельно ученые использовали данные по круизному лайнеру Le Commandant Charcot. Наблюдения за ним в течение трех сезонов помогли лучше понять характер таких возмущений.

Именно на этом фоне удалось поймать удачный эпизод с синим китом. Сначала он издавал звуки, потом замолчал и нырнул. После этого ученые продолжили следить за ним уже по волнам давления, а не по голосу. Для морских исследований это редкая и очень удобная развязка: видно не только присутствие животного, но и его движение без акустической подсказки.

Такой подход интересен еще и тем, что он не требует отдельной громоздкой инфраструктуры. Подводные кабели уже лежат на дне и работают на связь. Теперь они могут собирать и научные данные, если правильно настроить прием и сверку сигналов. Это дешевле и шире по охвату, чем ставить отдельную сеть датчиков только ради китов.

"Результаты показали, что подводные кабели способны улавливать не только звуки, но и более тонкие следы движения крупных морских животных. Это делает их удобным инструментом для длительного наблюдения в удаленных районах. Если сеть расширят, океан можно будет изучать без лишней нагрузки на морскую среду. И это уже не разовая удача, а вполне рабочий метод".

эксперт в области науки, научный комментатор и популяризатор науки Дмитрий Грачёв

Что это меняет для океанических наблюдений

Авторы работы считают, что технология может стать частью глобальной системы мониторинга океана. Речь идет о сети, которая сможет работать как обсерватория "Земля — океан — атмосфера — космос". В этом же ряду — сейсмический контроль, охрана среды и другие задачи, которые завязаны на подводную среду. Для ученых это шанс смотреть на океан не точечно, а сразу по большой площади.

Отдельный плюс — возможность отслеживать "молчаливых" китов, которые не дают привычного акустического сигнала. Именно такие случаи раньше были самыми неудобными для наблюдения. Теперь у исследователей появился второй канал, основанный на волнах давления и работе кабеля. Это не отменяет старые методы, но заметно расширяет поле наблюдения.

Сами авторы показали, что подводные линии связи можно использовать шире, чем задумывалось изначально. Они передают не только интернет и банковские данные, но и физическую картину движения в море. Такой разворот уже меняет логику работы с океаном: кабель больше не просто провод, а еще и датчик, который молча собирает информацию сутками и месяцами.

FAQ

Как кабель вообще может заметить кита?
Когда кит двигается, он вызывает колебания воды и донных отложений. Кабель улавливает эти изменения как низкочастотный сигнал.

Почему ученые не ограничились звуками?
Потому что киты нередко молчат. В таком случае акустический след пропадает, а движение тела остается.

Зачем понадобились данные АИС?
Они помогли сверить сигналы с кабелей с положением и скоростью судов. Так исследователи откалибровали измерения.

Можно ли так искать только китов?
Нет. Подход пригоден и для других задач наблюдения за морской средой, если нужен сигнал от движения или давления в воде.

Проверено экспертом: эксперт в области астрономии, научный обозреватель космических исследований Алексей Морозов